DS07 - Société de l'information et de la communication

Propriétés electroniques de couches minces de graphite rhombohedrique – RhomboG

Résumé de soumission

Le but de ce projet est de d'élaborer et de fabriquer des dispositifs à partir de couches minces de graphite (épaisseur nanométrique, 10-30 couches) avec un empilement rhomboédrique. Cet forme allotropique du carbone n'est pas la plus stable dans des conditions ambiantes standard et est par conséquent beaucoup moins abondant que l'empilement Bernal. Les propriétés électroniques de ce matériau sont à ce jour inconnues pour des spécimens de plus de 3 couches. Nous avons développé des techniques permettant soit la croissance de ce matériaux sur un substrat de 3C-SiC, soit l'identification d'inclusions rhomboédriques dans le graphite massif. Comme les isolants topologiques cristallins, il est attendu que ce matériau héberge des états électroniques de surface avec une dispersion électronique plate, et par conséquent, une densité d'état importante favorisant l'apparition d'un état électronique fondamental exotique comme du magnétisme ou de la supraconductivité. Ce matériau apparait comme unique parmi les systèmes de matière condensée. Nous produirons différents types de structures de graphite rhomboédrique sur des substrats adaptés pour une large gamme de techniques d'études expérimentales. En particulier, nous étudierons la structure de bande de ce matériau nouveau à l'aide de spectroscopie tunnel (STS), de photoémission résolue en angle (ARPES), de magnéto-transport ainsi que de diffusion magneto-Raman à basse énergie. Notre ambition est d'étudier les excitations de basse énergie d'électrons dans une bande plate, de caractériser l'état électronique fondamental de couches minces de graphite rhomboédrique pour des structures identifiées et terme de nombre de couches, et d'établir l'évolution de la structure de bande en fonction du nombre de couches. Ces études expérimentales des propriétés électroniques et phononiques seront guidées par des calculs ab-initio, ainsi que les possibles instabilités électronique influençant l'état électronique fortement dégénéré de la bande plate. Nous fabriquerons des prototypes de composants élémentaires (vanne de spin latérale et transistor à effet de champ) pour déterminer le potentiel de ce matériau pour des applications en microélectronique et en spintronique.

Coordination du projet

Clément Faugeras (Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IMPMC Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie
C2N Centre de nanosciences et de nanostructures
LNCMI Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses

Aide de l'ANR 615 228 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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